中华学生百科全书-第419章
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然的趋势是用新一代的芯片——生物芯片来取代半导体芯片。
生物芯片的主体是生物大分子。蛋白质、核酸等生物大分子都具有像半
导体那样的光电转换功能和开关功能，但目前为各国科学家看好的是蛋白质
分子，蛋白质分子具有低阻抗、低能耗的性质，不存在散热问题。它的三维
立体排列使它具有较大的存储容量。使用蛋白质芯片的计算机，处理信息的
速度可提高几个数量级。另外，蛋白质分子还有自行组装和再生的能力，为
计算机全面模仿人脑、实现高智能化提供了可能。
选择哪种蛋白质分子来担当这一重任呢？这可是各国科学家在努力攻关
的核心问题。一种嗜盐菌的紫膜中的蛋白质分子（代号为 bR）看来是选作生
物芯片的理想材料，因为它来源广泛，具备作为光电转换和开关元件的优良
性能。而紫膜是目前唯一的结晶状生物膜，稳定性很好。我国科学家在紫膜
蛋白质分子的研究中也有不少建树，有可能为生物芯片的问世做出自己的贡
献。
制作生物芯片除了直接选用天然蛋白质分子之外，一种更为奇妙的手段
是制造人工蛋白质分子。这有两种途径：一种是通过 DNA 重组，使某种微生
物“分泌”出合乎要求的蛋白质分子；另一种是直接用蛋白质的基本材料氨
基酸来进行组装。人工蛋白质分子是根据理想的蓝图来进行构筑的，性能当
然比天然蛋白质分子优异，但同时也存在着更多的困难，目前尚处于实验研
制阶段，离实际应用还有不小的距离。
小人国的福音
人的身材有高有矮。虽然人的魅力并不主要取决于身材的高矮，但是，
人们总希望自己高大一点、魁梧一点，特别是个子偏矮的男同胞，总想找到
增高的药物和窍门。
然而，人们的注意力，则更多地放在那些被称为“侏儒”的超矮人身上。
在中国古代典籍和外国文学作品中，都描写过所谓小人国，如安徒生的
拇指姑娘、格列弗小人国历险的故事，在西方是家喻户晓的。这些虽然都是
童话、传说，在现实生活中，却也确实存在着超矮人。如非洲丛林中被称为
“世界矮人”的俾格曼部族的人，身高平均在 1．50 米以下。世界上最矮的人，
要算荷兰侏儒鲍林·玛斯特斯，她仅高 59 厘米，19 岁时因肺炎脑膜炎并发
而死。侏儒们身材虽矮，智力发育却与常人无异。这大概也是他们引人注目
的重要原因之一。
人们不禁要问，他们为什么这么矮？是什么在主宰人们身躯的高度？如
果找到这种东西，能否使矮人们都长高？
对于飞速发展的现代科学，这样的问题并不难回答。人们早已研究出，
控制人体身高的，是体内的脑垂体。脑垂体分泌出一种生长激素，刺激人的
生长。脑垂体必泌的生长激素多，人就长得高，分泌的生长激素少，人就矮。
若分泌的生长激素过多，人就会长成巨人，而分泌的生长激素过少，人的身
材就会矮小，畸形、甚至成为侏儒。而生长激素的分泌量又是由生长素释放
抑制因子控制的。
这样一来，治疗侏儒的办法不就找到了吗？只要将生长激素或生长素释
放抑制因子注入人体，人不就长高了吗？
然而事情并不那么简单。对于生长激素或生长素释放抑制因子，人们首
先是从人体或动物体中提取的，但非常困难。因为这两者在人体中的含量极
少。以往获得生长激素的唯一来源是人的尸体。从 600 具尸体的脑垂体中提
取的剂量，仅仅能治疗一个侏儒病人！若想从动物中获得生长激素释放抑制
因子，需要 50 万只羊脑才能提取到 0．005 克的纯激素！因素，大量获取生长
激素，是我们要攻克的一大难题。
经过长期的、艰苦的研究，今天，生物工程为解决这一难题展现了广阔
的前景。人们将人的生长激素基因通过遗传工程引进大肠杆菌，让大肠杆菌
来生产人的生长激素已获成功。
大肠杆菌是 1885 年由慕尼黑的一位年轻儿科医生 T．埃希里克在一块尿
布上发现的。原来它并未引起人们的注意，然而如今，它成为了一切重组基
因研究的中心，成为遗传工程的主角，使现代许多大企业家为它不顾风险而
拼死竞争。
这是为什么？原来，多年来，为大量获取生长激素，生物学家一直渴望
借助一种结构简单，能快速繁殖的生物作为基因工程研究的工具。他们希望
能将其中的遗传物质取出一部分，把人的生长激素基因拼接上去，这就是基
因重组（重新组合）。然后将这重组基因，再送入这个生物体内，让它表现
出新基因的性状。而大肠杆菌恰好可担此重任。1973 年，重组 DND 技术在大
肠杆菌中获得成功！不起眼的大肠杆菌终于成为微生物学中的一颗“超级明
星”，用它可大量获取生长激素。从 450 升大肠杆菌培养液中提取的生长激
素，就可相当于 6 万具尸体的全部产量！9 升培养液中的生长激素释放抑制
因子就可取代 50 万只羊脑！
目前，人生长激素的产品已在一些发达国家销售。1990 年销售额已达 6
亿美元，是世界上销售额最大的生物技术药品。
现在除了将人生长激素重组到大肠杆菌中，美国科学家还将牛生长激素
也移至大肠杆菌中，进行大量生产，再提取生长激素，注射到牛体内，使产
奶量大大增加。还有的科学家将生长激素基因转入鱼体内，促进其生长。最
有意思的实验是“超级鼠”的出现。人们将家鼠与小白鼠的生长激素基因重
组，再将它导入大肠杆菌大量复制，再用微型注射器注入 170 个家鼠的受精
卵中，再植入母家鼠体内。结果生了 21 只小鼠，其中 7 只小鼠体内有重组基
因。后来奇迹出现，有 6 只小鼠长得特别大，是普通家鼠的 1．8 倍～2．5 倍！
这样大的老鼠，没有“超级猫”是降伏不了它们的。可以想象，如果把这种
技术应用于畜牧业，我们将得到一群群超级猪、超级羊、超级鸡……那该是
多么有趣的事，世界畜牧业将会出现何等令人兴奋的景象！
随着生长激素的工业化生产和应用范围的拓宽，也许不要多久，侏儒将
永远走出“小人国”的恶梦，矮个子将人人拥有一副潇洒的魁梧身材，“小
人国”将永远作为传说保存在书本中！
病毒的克星
“我叫病毒，人们只听说过我而难以见到我，因为只有在几万倍甚至几
十万倍的电子显微镜下，人们才能看见到我的模样。世界上第一个发现我的
是俄罗斯青年科学家伊万诺夫斯基，他是在 1892 年研究烟草花叶病时发现我
的。我的结构简单极了，仅有一个蛋白质的‘大脑袋’，包裹着一个主管生
命信息的核酸，我就是微生物大家族中的小个子成员——病毒。我比小小的
细菌还小 100 多倍呢！”病毒对微生物们自吹自擂道。
“别看我个子小，但我有许多使人类毛骨悚然的‘法术’，比如使人们
患上天花、狂犬病，乙肝、出血热、肠道传染病、流感、小儿麻痹症等都是
我的拿手好戏。我不能独立生活；必须钻到生物体的活细胞中才能显示出生
命的特征。有时我就像孙悟空拔根毫毛能变成许多小毛猴一样，只要进入活
细胞中，就利用细胞内现成的营养物质，使单独的‘小分队’快速繁殖成‘野
战军’，这样可以侵染生物体中更多的细胞，将他们变成我生儿育女的摇篮。
有时我进入细胞后静静地潜伏下来，几年后再次现身‘大闹天宫’。”吹到
这里，病毒咽下一口唾液继续吹嘘：“我们的种类很多，而且有着各自的‘对
口单位’，如脑炎病毒只生存在脑神经细胞中；流感病毒只在呼吸道粘膜细
胞中生存等等。小小的我，足迹几乎踏遍所有生物生存的地方，成为浪迹天
涯的幽灵。我们可以定居在动、植物体内，也可以细菌为家。人们认为我们
是引起动、植物疾病的元凶，他们正在研究征服我们的对策。生物工程科学
的异军突起，给我们带来了巨大的威胁，它预示着我们将日暮途穷，因为它
不断地给我们带来可怕的消息！”吹到这里，病毒已是胆战心惊，气喘吁吁
了！
是什么消息使病毒们感到惶恐、害怕呢？那就是人类已经研制出的病毒
的克星——干扰素！
1975 年，瑞典 H·斯特兰德博士在纽约举行的国际会议上首次宣布“干
扰素对医治骨癌患者有效”，引起了巨大的反响。在此之前，世界各国也都
在对干扰素进行研究。
1981 年，医药销售额居世界第一的瑞士医药大王罗什公司和居日本第一
位的日本武田药品工业公司在大阪宣布，两公司将联合研制据说有抗癌和抗
病毒效果的干扰素。两家公司在维他命的生产上是争夺世界霸权的老对手，
他们在新药从基础研究到临床实验上进行联合开发，是 30 年来的第一次。干
扰素究竟有什么魅力使两个竟争对手化干戈为玉帛？
干扰素是在人们研制病毒的“干扰现象”时发现的。它是细胞在病毒侵
入后生物体产生的自卫卫士，虽然不能帮助被侵染的细胞杀死对方，但它可
以在入侵者的周围筑起“钢铁长城”，保卫其他未被侵染的细胞，防止入侵
者无止境地蔓延，这样就限制了病情的发展。干扰素是英国科学家首先从人
体细胞中提取出来的，是一种能够调节细胞功能的重要蛋白质。天然的干扰
素很难分离，含量极少，浓度不到 1％，而且人体的干扰素必须从人体细胞
中获得，不能与其他动物的干扰素通用，这样更加限制了干扰素的来源，根
本无法大量应用于临床，其价格比黄金还要贵得多。
欧洲的生物工程公司和美国遗传技术公司改变了这一切，他们将干扰素
基因转移到大肠杆菌和酵母菌中生产出 3 种不同类型的干扰素（α、β、γ），
而α…干扰素又有 8 个不同品种。每升菌液可获得 2．5×108～1010单位，相当
于每升可得到 600～60000 微克干扰素，而每升人血只能获得 0．5 微克干扰
素。若干扰素的纯度达到 100％，那么每克干扰素价值超过 1 亿美元。这种
巨额利润和它的抗病毒特性，强烈地吸引着世界各国科学技术的联合与竞
争。所以，原先是“对手”的罗什公司和武田公司，也在研制干扰素上“联
手”了。美国分析家对α…干扰素抱乐观态度，他们认为，α…干扰素是生物
技术最成功的商品之一，到 1995 年，世界出售干扰素的收入将达 17 亿美元。
干扰素已在世界上近 40 个国家中销售。
中国将干扰素的研究列为国家重点攻关项目之一，并已取得了突破性进
展，“工程干扰素”是中国基因工程研究最早取得的重要成果，已进入大批
量生产的准备阶段。从经济效益角度出发，过去不管医药品的开发利益多大，
全世界顶多有 10 个公司参加一种药品的开发竞争，而近年来，欧、美、日本
在干扰素领域的企业已接近 50 家，可见医药工业对于干扰素寄予莫大的希
望。
从临床角度来看，干扰素被公认为是自抗生素诞生以来，一种最具有巨
大效力的新药。它对治疗癌症、流感、肝炎等病毒性疾病都有效，这些病症
都是尚未有决定性根治手段的疑难病症。如当癌症患者的癌细胞形成后，会
以惊人的速度繁殖。但给患者注射干扰素后，癌细胞的增殖速度会大大减慢，
有时甚至使癌细胞消失。现在已经证明：干扰素对骨肉瘤，多发性骨髓病、
黑色素瘤、皮肤病以及淋巴癌都有治疗效果。总之，任何病毒引起的疾病，
它都可以预防和治疗。而今当你翻开有关生物工程方面的报导时，你可以发
现对于干扰素的进展与研究处处可，它能够治疗的疾病还在不断扩展。美国
研制的重组干扰素γ可治疗慢性肉芽肿病。这是一种罕见的遗传病，这种病
使人体免疫功能失常，不能防卫某些细菌或真菌的感染。这种病主要感染婴
幼儿，80％左右的患者在两岁左右会出现各种频繁、严重的感染，并引起死
亡。使用干扰素后可刺激病人的免疫系统，和抗生素合用即可大大降低各种
并发症。肯尼亚用α…干扰素片剂治疗艾滋病获得惊人的效果。病人在几天内
就恢复了胃口，其他病症如疲劳、发烧、口腔溃疡，真菌感染、腹泻及淋巴
肿胀等也开始消失。同时淋巴细胞大增，每人平均增重 10 磅。这种情况持续
达 6 个月以上。1990 年日本亦进行了同样的实验。以 15 例患者进行 6～8 周
实验，其中几例有口腔炎、发烧、食欲不振等症状的已有所改变。在美国，
干扰素已获准治疗毛发细胞白血病、艾滋病、慢性丙型肝
